MI3493 Teknologi Perangkat BergerakSemester Ganjil 2013/2014
Telekomunikasi dan Teknologi SelularDisusun oleh: Pramuko Aji, S.T., M.T.Email: [email protected]
Hanya dipergunakan untuk kepentingan pengajaran di lingkungan Politeknik Telkom
Pengertian Dasar
● Wireless (nirkabel)
Cara akses jaringan atau mitra komunikasi lain tanpa kabel. Kabel digantikan oleh pancaran gelombang elektromagnetik melalui udara.
● Karakteristik perangkat telekomunikasi:– Fixed and wired
– Mobile and wired
– Fixed and wireless
– Mobile wireless
Sejarah Komunikasi● 150 SM: penggunaan sinyal asap.● 206 SM – 24 M: Dinasti Han menggunakan sinar untuk
berkomunikasi antar menara● 1843: Telegram pertama kali digunakan antara Washington dan
Baltimore● 1876: Penemuan dan pemasaran telepon oleh Alexander Graham
Bell● 1831: Michael Faraday (dan Joseph Henry) mendemonstrasikan
induksi elektromagnetik● 1864: James C Maxwell mengemukakan teori pada bidang
elektromagnetik● 1886: Heinrich Hertz membuktikan teori Maxwell dan
mendemonstrasikan karakteristik transmisi listrik melalui udara
Sejarah Komunikasi (2)● Nikola Tesla meningkatkan jarak transmisi elektromagnetik● 1895: Guglielmo Marconi mendemonstrasikan telegraf nirkabel● 1901: Transmisi antar benua● 1906: siaran radio pertama● 1915: Transmisi nirkabel untuk voice dibuat, antara New York dan
San Fransisco● 1920: Penemuan short wave (SW) oleh Marconi● 1888: percobaan siaran TV● 1933: penemuan frequency modulation (FM)● 1958: jaringan komunikasi nirkabel pertama (a-Netz)
dioperasikan di Jerman
Sejarah Komunikasi (3)● Denmark, Finlandia, Norwegia, dan Swedia membuat kesepakatan
suatu sistem bernama Nordic Mobile Telephone (NMT)● 1982: untuk menyatukan beberapa standar yang ada di Eropa,
terbentuklah Groupe Spéciale Mobile (GSM)● 1983: awal dari sistem Advanced Mobile Phone System (AMPS)● 1991: Standar GSM disepakati● Karena keterbatasan pita frekuensi, muncul tiga sistem: AMPS,
TDMA, CDMA● 1998: permulaan komunikasi via satelit dengan munculnya Iridium● 1999: beberapa standar WLAN, bluetooth, WAP (wireless
application protocol)
Sinyal
● Sinyal (elektronika): arus listrik atau medan elektromagnetik yang digunakan untuk membawa data dari satu tempat ke tempat lain.
● Data dipadukan ke dalam gelombang carrier melalui modulasi.
● Sinyal (telefoni): data khusus untuk membuat atau mengendalikan komunikasi.
● Transmisi: proses pengiriman sinyal dari satu titik ke satu/beberapa titik.
Modulasi
● Penambahan informasi (sinyal) ke dalam sinyal pembawa (carrier wave).
● Jenis modulasi:– Amplitude Modulation (AM)
– Frequency Modulation (FM)
– Phase Modulation (PM)
Amplitude Modulation
● Encoding informasi dalam sinyal carrier dengan cara mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa.
● Frekuensi tetap, amplitudo berubah-ubah.
Frequency Modulation
● Encoding informasi dalam sinyal carrier dengan cara mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa.
● Amplitudo tetap, frekuensi berubah-ubah.
Phase Modulation
● Encoding informasi sebagai perubahan fase sinyal carrier.
● PM tak banyak digunakan untuk transmisi karena lebih kompleks.
Konversi Sinyal Analog ke Digital
Isu-isu dalam Analog-to-Digital Conversion
● Resolusi● Refresh rate● Quantization Error● Aliasing
Multiplexing● Multiplexing: teknik untuk membagi satu medium agar dapat diakses
oleh banyak pengguna tanpa gangguan atau dengan gangguan yang minim.
● Jenis multiplexing yang digunakan dalam jaringan nirikabel:– SDM (Space Division Multiplexing)– FDM (Frequency Division Multiplexing)– TDM (Time Division Multiplexing)– CDM (Code Division Multiplexing)
● Tugas multiplexing dalam jaringan nirkabel adalah mengalokasikan ruang (space), waktu (time), frekuensi, dan kode ke setiap kanal komunikasi dengan interferensi minimum dan utilitas maksimum.
● Kanal komunikasi: hubungan antara pengirim dan penerima yang ingin bertukar data.
Medium Access Control (MAC)
● MAC mencakup semua mekanisme untuk mengatur pengguna mengakses suatu medium menggunakan SDM, TDM, FDM, CDM.
Sistem Selular
● Membagi jaringan menjadi wilayah-wilayah kecil
● Adalah penerapan dari SDM● Setiap pemancar (biasa disebut base station)
mencakup suatu wilayah (sel).● Radii sel:
– puluhan meter di gedung-gedung
– ratusan meter di dalam kota
– puluhan km di luar kota
Kelebihan dan Kekurangan Sistem Selular
+ Kapasitas lebih besar
+ Daya transmisi lebih kecil
+ Hanya ada interferensi
lokal
+ Lebih 'bandel'
- Infrastuktur dibutuhkan
- Handover dibutuhkan
- Perlu perencanaan
frekuensi
Kelebihan Kelemahan
Generasi jaringan selular● 1G
Analog, hanya voice, 2,4 kbps
Contoh: AMPS, NMT● 2G
Digital, didesain untuk voice, 64 kbps
Contoh: D-AMPS, GSM, CDMA2000● 3G
Didesain untuk voice dan data (multimedia, teks, internet), video call, 384 kbps (UMTS), 7,2 Mbps (HSDPA), 42 Mbps (HSPA+)
● 4G
Didesain terutama untuk data, arsitektur all-IP, 100 Mbps (bergerak), 1 Gbps (diam)
GSM● Jaringan mobile tersukses saat ini● Dirumuskan untuk mencegah persaingan standar sistem telefoni● Tujuan utama GSM:
– Menyediakan sistem telefoni bergerak yang memungkinkan pengguna roaming di seluruh Eropa
– Menyediakan layanan voice yang kompatibel dengan ISDN dan PSTN
● Diimplementasikan pada:– 890-915 MHz uplink, 935-960 MHz downlink di Eropa. Disebut juga GSM 900.
– 1710-1785 MHz uplink, 1805-1880 MHz downlink. Disebut juga GSM 1800.
– 1850-1910 MHz uplink, 1930-1990 MHz downlink di US. Disebut juga GSM 1900.
● Layanan:– Tele services: voice call, nomor darurat, SMS, EMS, group 3 fax
– Supplementary: user identification, call redirection, call forwarding
Arsitektur GSM● RSS (Radio Subsystem)
terdiri dari semua komponen yang berkaitan dengan radio.
● NSS (Network and Switching Subsystem)
Inti dari GSM. NSS menghubungkan jaringan nirkabel dengan jaringan publik lain, mengkoordinasikan handover, dll.
● OSS (Operation Subsystem)
mengandung fungsi-fungsi operasi dan perawatan.
Radio Subsystem (RSS)● Mobile Station (MS)
– Terdiri dari peralatan dan software pelanggan dan SIM (Subscriber Identity Module);
– MS dapat diidentifikasi dari International Mobile Equipment Identity (IMEI);
● Base Station Subsystem (BSS)– Terdiri dari satu BSC dan beberapa BTS
● Base Transceiver Station (BTS)– Terbuat dari semua peralatan yang dibutuhkan untuk transmisi radio (antena, signal
processing, dll);
– Berhubungan dengan MS;
– Jangkauan antara 100 m hingga 35 km, tergantung lingkungan dan trafik;
● Base Sation Controller (BSC)– Bertugas mengelola BTS;
– Mencadangkan frekuensi radio;
– Menangani handover antar BTS dalam BSS yang sama
Network and Switching Subsystem (NSS)● Mobile Services Switching Center (MSC)
– Switch ISDN digital high-performance;– Membuat hubungan dengan MSC lain dan BSC-BSC;– Mengelola banyak BSC dalam satu wilayah;
● Gateway MSC (GMSC)– Menghubungkan dengan jaringan lain (PSTN, ISDN)
● Home Location Register (HLR)– Database terpenting dalam GSM karena menyimpan semua informasi pelanggan
(MSISDN, layanan yang dilanggan, IMSI, location area (LA), MSRN).
● Visitor Location Register (VLR)– Terhubung dengan satu MSC;– Menyimpan semua informasi penting pelanggan pada LA yang ditangani MSC
tersebut;– Menyalin data pelanggan dari HLR ketika ia masuk LA yang dicakupnya.
Operation Subsystem (OSS)
● Operation and Maintenance Center (OMC)– Memantau dan mengendalikan semua entitas jaringan;
– pemantauan trafik;
– Menerima laporan status setiap entitas;
– Pengelolaan keamanan, penagihan, dan pembukuan.
● Authentication Center (AuC)– Melindungi transmisi data dan pelanggan;
● Equipment Identity Register (EIR)– Database semua IMEI yang terdaftar pada jaringan;
– Dapat memblokir perangkat tertentu.
Handover pada GSM
● Intra-cell handover (1)
● Inter-cell, intra-BSC handover (2)
● Inter-BSC, intra-MSC handover (3)
● Inter-MSC handover (4)
General Packet Radio Service (GPRS)
● Merupakan peningkatan dari HSCSD● Berorientasi paket secara penuh● Karakteristik 'always-on', yakni pelanggan tidak perlu membuat
koneksi sebelum mentransfer data● Mengenalkan dua komponen baru pada GSM:
– Serving GPRS Support Node (SGSN)● Unit antar-jaringan antara GPRS dan jaringan luar● Melakukan konversi alamat dan data tunneling
– Gateway GPRS Support Node (GGSN)● Mendukung MS● Mengumpulkan data tagihan (yakni menghitung bytes yang lewat)● Berada pada level yang sama dengan MSC
● Kedua komponen di atas pada dasarnya adalah router.
Arsitektur GPRS
Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
● Generasi ketiga (3G)● Merupakan proposal orang-orang Eropa untuk
program IMT 2000● Bukan merupakan sistem yang benar-benar
baru melainkan evolusi dari GSM, sehingga memungkinkan transisi yang mulus dari 2G ke 3G
● Menggunakan akses medium Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)
Arsitektur UMTS
Ketidakjelasan Istilah 4G
● Apakah LTE termasuk 4G?● ITU-R menyebutkan bahwa:
– LTE-Advanced dan WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) memenuhi kriteria 4G
– LTE dan WiMAX dapat disebut sebagai 4G (?)
● Ada referensi menyebutkan LTE, WiMAX, HSPA+ termasuk layanan Pra-4G
LTE
● LTE menggunakan arsitektur all-IP● LTE menghemat biaya operator:
– Infrastruktur dan sel lebih sederhana dan peralatan lebih sedikit
– Software dan hardware LTE dapat diinstal pada PC biasa
– Menampung lebih banyak pengguna per sel dibanding 3G
● Backward-compatible dengan 3G● LTE dan WiMAX hanya mendukung packet-switched
voice dan data.– Voice call dan SMS pada 3G menggunakan circuit-switch.
– Saat ini LTE menggunakan protokol 2G/3G untuk voice call.
– VoLTE (Voice over LTE) telah tersedia namun belum terpasang.
Arsitektur LTE
PGW
SGW MME
eNodeB
eNodeB
eNodeB
Evolved packet core
Radio Access Network
= Bearer channel for user data = Signaling channels
MME = Mobile Management EntityPGW = Packet Data Network GatewaySGW = Serving Gateway
Komponen LTE
● Mobile Management Entity (MME)– Fungsi signaling pada inti IP– Menerima/mengirim informasi signaling untuk membuat,
menagih, dan mengalamatkan panggilan ke eNodeB dan SGW.
– Menyediakan protokol keamanan
● Serving Gateway (SGW)– Meneruskan paket data pada jalur pembawa (bearer path)
antara eNodeB dan PGW. Jalur pembawa membawa data aktual.
– Menangani konversi protokol antara perangkat LTE dan sistem 2G/3G.
Komponen LTE (2)
● Packet Data Network Gateway (PGW)– Sebagai antarmuka dengan public data network
(internet)
– Mengalokasikan alamat IP ke perangkat pengguna
– Menerapkan kebijakan-kebijakan sistem
– Membangkitkan data penggunaan ke sistem penagihan
Database Pada Inti LTE
● Home Location Register (HLR)● Visitor Location Register (VLR)● Home Subscriber Services (HSS) untuk menyimpan IP
pengguna● Equipment Identity Register (EIR)● Messaging Center untuk menyimpan dan menangani
SMS● Policy and Charging Rule Function (PCRF)
menyimpan informasi kontrak untuk setiap pelanggan. PDN mengirim data ke PCRF, yang terhubung dengan software tagihan.
Top Related